利用Phyphox和ESP32蓝牙做关于楞次定律的实验探究

近日,一直困扰于ESP32开发板不能测量反向电流的问题,如果ESP32开发板不能测量方向变化的电流,那么设计电流方向变化的探究实验就无法利用智能手机开开展。

2020年10月15日,微主在微信群交流中受到北京和平街一中梅晓璇老师作品的启发,避开ESP32不能测量反向电流的缺陷,利用ESP32开发板和Phyphox成功记录下了磁铁插入和拔出线圈过程中的感应电流的变化规律,为探究楞次定律提供了实验数据支持。

设计原理主要参考了电磁波发射过程中的调制和接收过程中的解调思路,事先在线圈所在回路中建立一个基准电流,让感应电流与基准电流叠加在一起,形成脉动直流,然后将脉动电流数据通过蓝牙发射给Phyphox,Phyphox再将接收到的脉动直流数据与基准电流数据作差,就可以显示出方向可正可负的感应电流了。

在本次实验中,将10欧姆的线圈与10欧姆的取样电阻串联,用ESP32内的5V电压供电,构建基准电流环境。

随后建立Phyphox与ESP32的蓝牙连接,闭合电路,开始实验,Phyphox输出的电流即为基准电流,将基准电流值录入“基准电流”输入框,实现对感应电流图像的调零。

接着,将磁铁插入或拔出线圈,Phyphox就自动绘制出了感应电流的图像。观察图像可以发现,在磁铁插入或拔出线圈的过程中,感应电流的方向是相反的。

如果明确磁铁的N、S极指向和线圈的绕向,就可以建立磁通量变化与感应电流磁场方向的关系。

以此案例为标志,我们已经具备了利用ESP32和Phyphox研究交流信号的能力,诸如LC振荡回路、断电自感、楞次定律之类的电流方向变化的探究实验,都可以按需开展了。

ESP32实验源代码

#include <phyphoxBle.h>

int Pin = 33;

int iV = 0;

void setup()

{

PhyphoxBLE::start("Phyphox实验");//蓝牙名称

PhyphoxBleExperiment plotVoltage;

plotVoltage.setTitle("楞次定律");//实验标题

plotVoltage.setCategory("Phyphox蓝牙实验");//实验分类

plotVoltage.setDescription("探究感应电流方向与磁通量变化的关系");//实验说明

//View

PhyphoxBleExperiment::View firstView;

firstView.setLabel("MyView"); //Create a "view"

//Graph

PhyphoxBleExperiment::Graph firstGraph;

firstGraph.setLabel("感应电流图像");//图像名称

firstGraph.setUnitX("s");//横坐标单位

firstGraph.setUnitY("A");//纵坐标单位

firstGraph.setLabelX("时间");//横坐标物理量

firstGraph.setLabelY("电流");//纵坐标物理量

firstGraph.setChannel(0, 1);//蓝牙0,1信道

firstView.addElement(firstGraph);

plotVoltage.addView(firstView);

PhyphoxBLE::addExperiment(plotVoltage);

}

void loop()

{

iV = analogRead(Pin);

float I = iV * 5.0 / 4095.0 / 10;//计算电流

PhyphoxBLE::write(I);//蓝牙1信道发射数据

delay(50);

PhyphoxBLE::poll();

}

说明:此实验源代码在北京和平街一中梅晓璇老师发布的“电压表”实验的源代码的基础上修改的。

Phyphox实验源代码

用Phyphox扫描二维码可将加载该实验

| 创客焦作 | 

河南创客焦作是焦作市创客教育名师工作室的微信公众平台,以创客教育为主要研究方向,分享创客案例,讲解创新方法,启迪创意设计,开展科学探究,组织社会调查,指导论文写作,参加创客大赛和专利申请,发现、培养和成就一批具有创新潜质的学生。

河南公众号码:chuangkejiaozuo

河南名师博客:http://blog.sina.com.cn/updays

长按进入“创客焦作”微信平台

(0)

相关推荐

  • 第一个Phyphox-ESP32测距实验

    第一个Phyphox-ESP32测距实验 前些天得到Phyphox的BLE蓝牙扩展库,一直想找一点儿时间尝试个例子.Phyphox自身有测量距离的功能,即声呐(Sonar)测距实验.不是太准确,但基本 ...

  • 楞次定律— 刘叔物理

    探究感应电流的方向 为了探究产生的感应电流方向,做了如下实验. 甲:磁铁N极插入线圈的过程中,回路中有逆时针方向的电流. 乙:磁铁S极插入线圈的过程中,回路中有顺时针方向的电流. 丙:磁铁N极拔出线圈 ...

  • 直接用手机测电压-Phyphox-ESP32图形电压表

    直接用手机测电压-Phyphox-ESP32图形电压表 按照Phyphox BLE官方的介绍,它最认为支持得最好的开发板,应该是Arduino Nano 33 BLE/BLE Sensor/IOT这三 ...

  • 给Phyphox增加位移传感器(1)

    给Phyphox增加位移传感器(1) 做些准备工作,给Phyphox增加位移传感器,以便有多种方法实现运动学中的.离开实验室的实验. VL6180X是一款TOF飞行时间传感器,测量原理是通过芯片上的一 ...

  • 用ESP32开发板创作并扩充我们的Phyphox实验

    用ESP32开发板创作并扩充我们的Phyphox实验 前几天看到Phyphox官方释出了Phyphox-BLE扩展库,消息是放在Arduino.cc官网的,https://www.arduino.cc ...

  • ESP32&Phyphox能直接测量负电压吗

    ESP32&Phyphox能直接测量负电压吗 ESP32&Phyphox的电流.电阻以及其他一些物理的测量与表现,其实本质都是电压的测量,或者说是某一只引脚相对于地(GND)的电势的测 ...

  • 利用Phyphox和ESP32蓝牙做光敏电阻导电特性实验

    在最近一段时间里,微主一直在致力于利用Phyphox和ESP32蓝牙开展创新实验研究,积累了不少经验,也面临着不少问题. 2020年10月7日,到焦作市创客教育名师工作室指导专家李璐老师的顺时针魔方俱 ...

  • 利用Phyphox和ESP32蓝牙做热敏电阻导电特性实验

    近日,微主做了利用Phyphox和ESP32蓝牙做热敏电阻导电特性的实验.将热敏电阻和定值电阻构成串联电路,利用ESP32开发板的5V电源供电,用IO33号脚检测定值电阻两端的电压,计算出热敏电阻中的 ...

  • 利用Phyphox和ESP32蓝牙做线圈通电自感实验

    近日,微主得到到一个线圈,利用ESP32和Phyphox做了线圈通电自感实验,由于线圈的电感比较小,通电自感现象不太明显,但是技术方案得到了验证,如果能得到匝数多且带铁芯的电感,实验效果应该会比较理想 ...

  • 利用Phyphox和ESP32蓝牙做分压电路实验

    近日,微主刚刚学会了利用蓝牙技术将开发板采集的数据传输给Phyphox的方法,就趁热打铁,复习巩固,做了一个电位计的分压实验. 实验中用到的面包板.杜邦线和电位计都是焦作市创客教育名师工作室指导专家. ...

  • 利用Phyphox和ESP32蓝牙再做线圈断电自感实验

    2020年11月15日,周日,微主利用Phyphox和ESP32蓝牙再次做了线圈的断电自感实验,取得了较为满意的效果. 早期实验 在前几次的实验中,由于线圈的自感系数比较小,取样电阻比较大,得到的线圈 ...

  • 利用Phyphox和ESP32蓝牙探究电容器放电过程中的电压变化规律

    学以致用是复习巩固所学知识的好方法.以前总是用这句话激励学生,今天用这句话激励自己. 运用国庆放假期间向北京市和平街第一中学梅晓璇老师学到的利用Phyphox和ESP32蓝牙配合开展电子实验探究的新技 ...

  • 利用Phyphox和ESP32蓝牙描绘导体的伏安特性曲线

    近日,微主做了一个描绘导体伏安特性曲线的实验,用于学习蓝牙双通道传递数据的用法. 在本实验中,将蓝牙1信道传输的电压数据给x轴,将蓝牙2信道传输的电压数据给y轴,进而绘制出导体的伏安特性曲线. 细心的 ...

  • 利用Phyphox和ESP32蓝牙探究光敏电阻电流与光强的关系

    近日,微主做了一个探究光敏电阻电流与光强关系实验.将光敏电阻和分压电阻构成串联电路,利用ESP32的5V电压供电,利用IO33脚采集分压电阻两端的电压,并换算出光敏电阻中的电流:利用蓝牙将电流信息传输 ...

  • 利用Phyphox和ESP32蓝牙制作欧姆表测电阻

    近日,微主在利用Phyphox和ESP32蓝牙研究热敏电阻的阻值与温度的关系时,需要绘制热敏电阻阻值与时间的关系图像,通过用手捏住或者放开热敏电阻,观察电阻与时间关系图像的变化情况,进而了解温度对热敏 ...